浸沒式組合膜的氨氮富集影響因素分析

謝杭冀 郭 威

(北京工業大學 北京市水質科學與水環境恢復工程重點實驗室，北京 100124)

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·水·暖·電·

浸沒式組合膜的氨氮富集影響因素分析

謝杭冀 郭 威

(北京工業大學 北京市水質科學與水環境恢復工程重點實驗室，北京 100124)

采用浸沒式組合膜對生活污水進行氨氮富集，應用單因素試驗法，進行了不同的電流強度、膜出流量和進水流量下氨氮富集性能試驗，通過分析研究結果，提出了浸沒式組合膜的最佳運行參數。

浸沒式組合膜，氨氮富集，生活污水

0 引言

在傳統的膜分離工藝中，影響膜性能的因素很多，除了膜本身的特性[3，4](如膜的材質、孔徑和親疏水性等)外，其運行條件也至關重要。Ilhan等使用雙極膜電滲析工藝從廢水中回收混合酸時發現，電解液流量的減少會增加回收液的酸度[5]。萬淑芳等使用雙極膜電滲析技術處理稀土鈉皂化廢水回收液時發現，隨電流的增大,膜對電壓升高,回收的酸和堿的濃度也明顯增加[6]。為此，本研究在實驗室條件下考察了電流強度、膜出流量及進水流量對膜組件氨氮富集性能的影響，分析了其中的機理，以期為提高膜組件氨氮富集效率以及促進本工藝的推廣及應用提供一定的理論依據。

1 試驗

1.1 試驗裝置與原理

1.2 水質條件及運行參數

1.3 試驗分析方法

富集率(%)=(M0-M1)/M1×100%。

2 結果與討論

2.1 電流對膜組件的影響

電場力是本試驗氨氮富集過程的主要推動力，而根據以往的研究[7]報道，電滲析過程中電流大小直接影響著水中離子的遷移速度。因此，控制其他條件不變，將電流強度作為變量考察其對膜組件氨氮富集的影響。在進水流量為6.8 mL/min，膜組件出水流量為5 mL/min，控制膜組件間歇出水的抽停時間比為10 min∶5 min下，電流試驗共7組，每組電流分別為0 A,0.05 A,0.1 A,0.15 A,0.2 A,0.25 A,0.3 A。試驗采用同一裝置連續進行，前一組試驗和后一組試驗的間隔時間為1 h，目的是改變參數后，給反應器運行穩定留有足夠時間。試驗結果如圖3所示。

2.2 膜出流量對膜組件的影響

控制其他運行條件不變，將膜出流量作為變量考察其對膜組件氨氮富集的影響。在進水流量為3.5 mL/min，膜組件兩側加的電流為0.25 A，控制膜組件間歇出水的抽停時間比為10 min∶5 min下，流量試驗共7組，每組流量分別為3 mL/min，4.05 mL/min，5.8 mL/min，7.5 mL/min，8.6 mL/min，10.9 mL/min，12.5 mL/min；試驗采用同一裝置連續進行，前一組試驗和后一組試驗的間隔時間為1 h，目的是改變參數后，給反應器運行穩定留有足夠時間。試驗結果如圖4所示。

從圖4中可以看出，隨著膜出流量的增加，膜組件氨氮富集率先增加然后降低，最后趨于平緩，其變化過程大致可以分為4個階段：膜出流量在1.45 mL/min～4.05 mL/min時，氨氮富集率呈現明顯上升趨勢；膜出流量增加至4.05 mL/min～7.5 mL/min時，氨氮富集率開始緩慢降低；而當膜出流量上升至7.5 mL/min～8.6 mL/min時，氨氮富集率呈現了急劇下降的趨勢；膜出流量在8.6 mL/min～12.5 mL/min時，氨氮富集率趨于穩定。由此可知，隨著膜出流量的增加，氨氮富集率先增加后下降。對于不同膜出水流量下氨氮富集率變化形成原因，經分析建立了膜組件氨氮遷移示意圖，見圖5。

2.3 進水流量對膜組件的影響

3 結語

1)電流強度越大，膜組件氨氮富集性能越好，最佳電流強度為0.25 A。

2)隨著膜出流量的逐漸升高，系統氨氮富集率呈現先上升后下降再趨于平緩的趨勢，最佳膜出流量為5.5 mL/min。

3)膜組件的氨氮富集率隨著膜進水量的增加先增加后減少，最佳進水流量選擇為6.5 mL/min。

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Analysis of the ammonia nitrogen enrichment influence factors for immersion composite membrane

Xie Hangji Guo Wei

(KeyLaboratoryofBeijingforWaterQualityScience&WaterEnvironmentRecoveryEngineering,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China)

Immersion composite membrane process was applied to ammonia nitrogen enrichment of domestic wastewater, single-factor experiment was used for ammonia nitrogen enrichment test under different current strength, membrane effluent flux and influent flow, the results puts forward the optimal operating parameters of immersion composite membrane.

immersion composite membrane, ammonia hitrogen enrichment, domestic wastewater

1009-6825(2016)11-0125-04

2016-02-01

謝杭冀(1993- )，男，在讀碩士

X703

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